lunes, 9 de diciembre de 2013

ASCENSO Y CAIDA DEL ETER


Qué ruido es ése?
El viento bajo la puerta.
¿Qué ruido es ése ahora?
¿qué hace el viento?
Nada, como siempre.
Nada.

T. S. Eliot.

La Tierra baldía


La historia del éter es notable. A fines del siglo XVII, Newton había construido un universo libre de escombros medievales, unificado bajo la égida de la gravitación, y vacío. Los dos siglos siguientes se apresuraron a llenarlo. Motivos, como siempre, había. La teoría ondulatoria de la luz exigía que las ondas de luz fueran ondas de algo, que algo se moviera y vibrara. Las ondas de sonido son movimientos del aire, las olas, del agua. Pero cuando la luz se propaga en el vacío... ¿qué es lo que oscila? El vacío no es nada, y la nada no puede vibrar. Y así fue como el universo se lleno de éter para que algo pudiera vibrar y para que la teoría ondulatoria pudiera vivir.

El éter, tan luego. El éter era una sustancia de inconfundible cuño prenewtoniano: no solamente era incoloro, inodoro e insípido (invisible, e impalpable, además) sino que carecía de peso, era elástico, no ocupaba lugar e interpenetraba los cuerpos, que lo atravesaban limpiamente y sin percatarse de ello. El éter era bastante inverosímil, pero la teoría ondulatoria de la luz necesitaba éter, y hubo éter. Que en la segunda mitad del siglo XIX se hizo mas necesario que nunca, cuando el físico escocés James Clerk Maxwell, entre los años 1864 y 1873, unifico los conceptos de electricidad y magnetismo mostrando que eran aspectos de un único fenómeno el electromagnetismo y mediante un puñado de leyes muy simples logro explicarlo por completo. Era una vasta síntesis, una hazaña de tipo newtoniano, y que, rindiendo tributo a su estirpe, no ahorro notables predicciones. Entre ellas, la que afirmaba la existencia de ondas electromagnéticas (la luz misma, sugirió Maxwell, no es sino un fenómeno electromagnético). Afirmaciones puntualmente verificadas un puñado de años más tarde, cuando Hertz detecto las ondas adivinadas por Maxwell, y que hoy nos deparan placeres como la radio y delicias como la televisión. Y donde se propagaban estas ondas? En el éter, por supuesto.

Pero si se lo piensa, a finales del siglo diecinueve, el éter era una antigualla. Era como una lampara de aceite en medio de una iluminación de mercurio, como un molino de viento al lado de un ciclotrón, como si hiciera falta una carreta para explicar una locomotora. El éter podía convivir sin problemas con la ambrosía de los dioses, o con los cuatro imaginarios elementos aristotélicos, con la alquimia y su piedra filosofal, o incluso con el flogisto, pero en una época que ya manejaba la tabla de Mendeleiev, una sustancia como el éter no solo era químicamente molesta, sino completamente anacrónica. En verdad, el éter era una porquería.

Y sin embargo, allí estaban los científicos viviendo en el éter, (y creyendo en él). Y allí estaba el electromagnetismo exigiendo que sus ondas vibraran en un océano de éter. Que además, estaba en reposo absoluto.

Eso era lo peor de todo. Porque si el éter estaba en reposo absoluto, el movimiento absoluto debía existir también. Era una vuelta atrás. Enterrar los conceptos de reposo y movimiento absolutos había costado una dura lucha. ¡Y ahora volvían, como el fantasma del padre de Hamlet, de la mano del electromagnetismo! Y lo más peligroso es que el electromagnetismo no solo sugería el éter, el reposo y el movimiento absolutos, sino que afirmaba tener las herramientas como para medirlo.

Parecía simple: si el éter, en reposo absoluto, llena todo el universo, entonces la Tierra se mueve a través de una sopa de éter con movimiento también absoluto, y si la Tierra se mueve a través del éter, sobre ella actuara una especie de corriente de éter ( de la misma manera que un avión en movimiento recibe una corriente de aire). Si se envía un rayo de luz en sentido paralelo y contrario a la corriente de éter, esta corriente lo retrasara, de la misma manera que la corriente de un río es capaz de retrasar una barca. Y este retraso constatara el movimiento absoluto de la tierra y la existencia efectiva del éter.

Y bien. El físico norteamericano Michelson perito en medir la velocidad de la luz, no quiso perderse la oportunidad de confirmar el movimiento absoluto de la Tierra moderna a través del éter medieval. Monto los aparejos y afinó los instrumentos para que captaran la magnitud exacta del retraso, por ínfima que fuera. En 1881 llevo a cabo el experimento : el rayo partió y llego sin ningún retraso. Ningún viento de éter había perturbado el firme desplazarse de la luz. Y aunque el experimento de Michelson pareció en su momento un fracaso, había sido todo un éxito. El éter estaba muerto.



miércoles, 4 de diciembre de 2013

Los números del mosquito


DIALOGO CON HERNAN SOLARI, FISICO, DEL GRUPO DE ESTUDIO DE MOSQUITOS, FCEN



Las matemáticas aplicadas a la biología del mosquito permiten medir las estadísticas y generar modelos sobre la maduración de las larvas, su desarrollo y el control de la población.



–Cuénteme qué hace.
–Yo soy físico de formación y trabajé en física durante quince años. Después me fui pasando a la matemática, de la matemática a la física aplicada, después hice matemática más en abstracto y terminé haciendo matemática aplicada a la biología. Y ahí empezó mi colaboración con el grupo de mosquitos.
–¿Cómo es la matemática aplicada a la biología? –Lo que nosotros tratamos de hacer es ver qué matemática demanda la propia biología. A veces ocurre que se demanda una matemática que todavía no ha sido explorada, por lo cual uno tiene que hacer desarrollos en algunas cosas y al mismo tiempo esa construcción va generando requerimientos sobre la biología. Una cosa con la que estamos trabajando ahora es medir las estadísticas de tiempos de maduración de las larvas del mosquito. Es algo que uno ve desde el modelo que es necesario, que es fundamental, que uno necesita saber y que sin modelo es algo con lo cual los biólogos parecen no poder sacar conclusiones. Entonces hay un ida y vuelta entre la biología y la matemática. Por ejemplo, uno puede calcular las posibilidades de que una población de mosquitos se extinga. Estamos en el borde de la zona de distribución del mosquito Aedes aegypti. Eso significa que el modelo no puede ser de tal modo que presuponga que no hay extinciones, o que las poblaciones son muy grandes, modelo que funcionaría muy bien en el trópico, por ejemplo, donde no hay problemas de extinciones. Cuando uno hace el modelo para la Capital Federal, resulta que hay zonas que quedan completamente libres de mosquitos, zonas que después en el verano son recolonizadas.
–¿Y entonces? –Esta despoblación y recolonización había sido intuida por los biólogos y ahora es reconfirmada por los modelos. Pero, como le decía, el modelo debe ser capaz de tratar extinciones. Esa era una de las limitaciones primeras que tuvimos. Después necesitamos describir el ciclo de vida del mosquito y saber que esto no es una cosa determinista, que hay muchas variables que no controlamos y que va a ser estocástico. El modelo es necesariamente estocástico, y por mucho tiempo no supimos los estadios que teníamos que describir ni con cuánta minuciosidad teníamos que describirlos. Hay cosas que dependen de la descripción de los estadios, hay cosas que no dependen de la descripción de los estadios, hay una dinámica entre la biología, la matemática y las preguntas que uno le va a hacer al modelo.
–¿Cómo es esa dinámica? ¿Cuáles son las preguntas? –Nosotros empezamos con una pregunta básica: quisimos saber cómo eran las poblaciones de mosquitos para, a partir de eso, poder predecir las epidemias de dengue en la zona de Buenos Aires, que es aquella para la que tenemos datos (aunque no es la zona más propensa al dengue del país). Para generar una dinámica de la población en un año normal, Buenos Aires tiene unas lluvias que son más o menos regulares, de modo que hasta podrían ignorarse. Con el perfil de las poblaciones, se pueden calcular las posibilidades de epidemia. Justo el año que hubo circulación de virus, de hecho hubo una sequía que fue la mayor en cincuenta años (en 2009). Uno de los pensamientos era que el mosquito necesitaba agua para desarrollarse, la sequía tendría que haber hecho que el mosquito no se desarrollase y, por lo tanto, que hubiera pocas posibilidades de circulación de dengue. Y sin embargo, el dengue circuló.
–¿Por qué? –Porque la población tiene muchísima capacidad de recuperación. Primero, porque aparecen fenómenos, que son de baja probabilidad, de huevos que eclosionan sin que caiga una lluvia (sea por intervención del hombre, sea porque las hembras ponen los huevos sobre el agua). Después, lo que hay es una recuperación muy pero muy rápida de la población de mosquitos después de la sequía. Vienen dos o tres lluvias regulares y la población se recupera como si no hubiera habido sequía. O sea que los efectos de la sequía no se extienden en el tiempo. Mientras hubo lluvia, la población se deprimió, pero luego se recupera rápido. La circulación que se vio del virus del dengue en la zona correspondía a ese momento posterior a las primeras lluvias. El efecto de la sequía no dura. Entonces, si queremos reproducir bien esa dinámica, tenemos que reproducir mucho mejor los mecanismos de eclosión inducidos por las lluvias. Y esto lleva a cambiar la forma en que uno está describiendo la eclosión y los estadios de desarrollo. Y ahí aparece otro factor, que es el de la comida.
–A ver... –Esta es una gran discusión que tenemos. Hay un cierto consenso en que siempre hay algo que limita las poblaciones. Si la población no está controlada por nada, va a tender a crecer al infinito. Es exponencial. Si el modelo es lineal, el crecimiento es exponencial.
–Entonces, ¿dónde están los controles de población? –Llegamos a la conclusión de que los controles aparecen en el estadio larval. El mosquito adulto no tiene demasiados problemas en encontrar comida: sorbe jugos de las plantas, azúcares, y las hembras precisan picar a los humanos para poner los huevos. El Aedes tiene preferencia por los humanos.
–¿Por qué? –No sabemos, se crió con el humano. Pican también animales, pero no los eligen si tienen la posibilidad de elegir. Le decía que en el estadio larval compiten entre ellos por la comida, aparentemente. Pero la impresión que tienen los biólogos es que la comida es demasiado abundante como para que estén compitiendo por ella. Entonces la manera de resolver esto fue hacer un experimento, darles distintas cantidades de comida y ver cuál era el efecto de esto sobre el desarrollo de las larvas. Algunas cosas se sabían, como que el tiempo medio que tardaban en desarrollarse iba a decrecer en la medida en que tuvieran menos comida y el tamaño iba a ser más chico, pero otras cosas como que el proceso se iba a dispersar en el tiempo no se sabían y es algo que ahora estamos viendo.
–¿Cómo que se iba a dispersar en el tiempo? –Lo que uno va a encontrar en los libros de biología es que los bichitos se desarrollan en lo que se llama “cortes”. Todos los huevos que eclosionaron al mismo tiempo se van desarrollando más o menos sincrónicamente y a los cinco días emergen los adultos. Eso pasa en la medida en que la comida es muy abundante. Cuando la comida no es abundante, no tardan cinco días, sino diez o veinte, pero se dispersan: alguno madura a los diez, otro a los quince, otro a los veinte. Está todo mucho más disperso, ya no es una cohorte homogénea. Y esto cambia mucho la cuestión.
–No hay mucho dengue en Buenos Aires, ¿no? –No, la verdad que no. Y no debería haber, porque se tienen que dar condiciones muy apropiadas que en la ciudad no se dan.

miércoles, 27 de noviembre de 2013

Vehículos y laboratorios diminutos


 DIALOGO CON JUAN PAPPALARDO Y ANA LAURA ZAMIT, DEL INTA



El grupo de bionanotecnología del Instituto de Virología del INTA trabaja en el desarrollo de dispositivos portátiles de diagnóstico para animales y la aplicación de la nanotecnología para la producción de mejores vacunas.



–Cuéntenme qué hacen. Juan Pappalardo: Nosotros trabajamos en el Instituto de Virología. Formamos un grupo muy nuevo, que empezó realmente a partir del 2011, aunque ya existía la idea desde 2009-2010. Es el grupo de bionanotecnología: aplicamos nanotecnología en relación con el diseño de vacunas y dispositivos diagnósticos. Este es el objetivo general; en realidad, resultados tenemos muy pocos porque empezamos muy recientemente.
–¿En qué consiste ese objetivo que me dice? J. P.: La nanotecnología es la rama del conocimiento que estudia la materia en una escala pequeñísima, por debajo de la micra. –10 a la menos 9... J. P.: Sí. La particularidad que tiene es que la materia, los distintos materiales, cambian sus propiedades a escala nanométrica. Por ejemplo, si yo tengo una partícula de oro de 10 nanómetros y una de 20 nanómetros, van a tener propiedades distintas que el oro “crudo”. Cambian propiedades físicas, químicas, cambia el color. Después hay otras cuestiones que tienen que ver con el tamaño que las hace muy útiles para poder desarrollar tecnología. La nanotecnología está muy pegada a lo que es la microtecnología. Hay incluso laboratorios y empresas en el mundo que producen dispositivos diagnósticos muy pequeños, portátiles, porque tienen la capacidad de miniaturizar lo que antes ocupaba muchísimo espacio. Es como un laboratorio en un chip. Eso parece de fantasía, pero es posible gracias a la miniaturización.
Ana Laura Zamit: La nanotecnología en el mundo, pero sobre todo en Argentina, es una disciplina muy incipiente, muy nueva, sobre todo en el área de las ciencias de la vida. Lo que buscamos nosotros es aprovechar estas propiedades nuevas a escala muy pequeña, dado que son propiedades que a escala más grande no existían.
–¿Qué es lo que obtienen? A. L. Z.: Nosotros estamos trabajando en dos líneas generales: una que tiene que ver con vacunas, moléculas en diseños específicos para hacer que las vacunas sean más eficientes que las convencionales. Por otro lado, estamos tratando de ver cómo se puede emplear la nanotecnología para producir sistemas de diagnóstico en una escala portátil. La idea sería poder tener esos dispositivos para diagnosticar enfermedades de interés ganadero “a campo”.
–¿Cómo funciona? A. L. Z: En algunos casos de lo que se trata es de aprovechar las propiedades de las moléculas que ya están, que existen naturalmente, pero que se las sintetiza en tamaño nano para aprovechar las nuevas propiedades.
–¿Cuáles son esas nuevas propiedades? J. P.: Magnetismo, por ejemplo. Es una cuestión física pura: es magnetismo orientado sólo en un sentido, no como un imán común. Cada átomo de una nanopartícula de hierro está orientado magnéticamente hacia la misma dirección. Eso las convierte en moléculas muy reactivas desde el punto de vista magnético. Nosotros no hacemos esto, pero en otros países sí y se utiliza, por ejemplo, para ablación de cáncer.
–¿Qué es lo que hacen ustedes? A. L. Z.: El trabajo que estamos realizando hoy por hoy tiene que ver con una etapa inicial de lo que se llama la cadena del valor de los alimentos: nosotros estamos en la parte inicial, donde lo que hacemos es aplicar nano para mejorar la producción, ya sea desde lo que es preventivo (la vacuna) o desde el diagnóstico (el dispositivo que le contábamos).
–¿Qué tipo de producción? J. P.: Animales. Se trata de la producción de alimentos de origen animal. Lo que nosotros aportamos viene desde el campo de la nanotecnología. Tenemos que “miniaturizar” técnicas que ya existen para que sea más efectivo, más económico... Con el tema de las vacunas, se utilizan distintos nanovehículos, con lo cual lo que se hace es vehiculizar el antígeno de la vacuna. En lugar de estar disuelto en un medio líquido, el antígeno va dentro de nanovehículos, que pueden ser distintas cosas. Estos nanovehículos se forman con elementos naturales o sintéticos; en el caso nuestro, son de origen principalmente lipídico (lípidos, colesterol...). Uno encapsula el antígeno en ese nanovehículo; el nanovehículo está compuesto por el mismo material por el que está compuesta la célula. Cuando llega a destino, se desarma y no genera ningún daño. El poder vehiculizar antígeno trae la ventaja de poder usar menos cantidad de antígeno pero también asegurarse de que llega a las células del sistema inmune a las que tiene que llegar.
–O sea que están haciendo vacunas... J. P.: Estamos haciendo la prueba de nanovehículos. Piense que todo esto es muy incipiente: lo que hacemos es probar estos nanovehículos en cultivos celulares para después poder hacer la prueba en animales. Antes de eso hay que hacer muchos ensayos in vitro, después en animales de laboratorio, y recién ahí podemos pasar a las vacas. En relación con esto, tenemos una patente entre INTA y una universidad de Estados Unidos que consiste en un pedacito de ese nanovehículo que permite que vaya dirigido específicamente a células del sistema inmune.
–¿Cómo se logra eso? J. P.: Es muy largo de explicar. Se hizo un estudio muy grande de los distintos receptores que tienen las células del sistema inmune. Después se eligió un par de esos receptores específicos y se buscó qué moléculas se unen específicamente a esos receptores. Obviamente hay una cuestión de costo-beneficio: se buscó una molécula que no fuera muy cara ni muy difícil de obtener. Esto, como ve, está muy relacionado con la química. Lo que se hizo fue comprar la base de la molécula, y sintetizar junto con otras moléculas lipídicas el “ladrillito” que se inserta en el nanovehículo. Entonces queda la molécula y ésa es la que después se pega al receptor de la célula. En el nanovehículo va lo que se quiera transportar: fármacos, una bacteria, un antígeno, partes del virus, proteínas recombinantes, plásmidos. Cualquiera de esas cosas puede cargarse en un glicosoma o en un nanovehículo. Nosotros usamos mucho los glicosomas, pero se puede usar otro nanovehículo. Después uno formula y hace pruebas de “captura” con un colorante fluorescente. Así, tratamos de demostrar que esos glicosomas específicos se están pegando a la célula a la que se tienen que pegar.
–¿Qué otra cosa? A. L. Z.: Le hablo del otro tema. Nosotros estamos tratando, como le decía, de producir un dispositivo portátil, pequeño, para poder diagnosticar animales. Hoy en día las muestras de sangre se envían a los laboratorios para poder procesarlas. Muchas veces lo que ocurre es que entre el camino de ida y el de vuelta, para que lleguen los resultados al campo, la respuesta es demasiado tardía: el productor ya no puede hacer nada. En otros casos sale tan caro el periplo que directamente es inviable, sobre todo con los productores que están en las zonas más remotas. Justamente la idea es generar sistemas de diagnóstico híbridos, que tienen partes biológicas y partes nano, para evitar todos estos inconvenientes. Lo que esperamos lograr es que esa detección que antes se hacía en el laboratorio ahora se haga “al pie del animal”.
–¿Eso es algo que ya se hace en algún lugar? A. L. Z.: En el exterior hay de-sarrollos muy avanzados, pero esos desarrollos son más bien complejos. Acá en Argentina no somos los únicos que estamos trabajando en este proyecto, que involucra el trabajo de físicos (entre otros). Nosotros trabajamos en colaboración con gente del Centro Atómico de Bariloche, tenemos otro contacto dentro del INTA, que son los especialistas del virus que tomamos como modelo...
–¿Cuál es? A. L. Z.: El virus de la leucosis bovina. Nosotros tomamos un virus como modelo, como un primer paso, y la idea es ir agregando más patologías para que en una misma muestra se pueda hacer el análisis de varias enfermedades. Tenemos una red de colaboración amplia, y eso es muy importante para nuestro trabajo.

jueves, 21 de noviembre de 2013

Paisajes cordilleranos

DIALOGO CON DANIEL YAGUPSKY, GEOLOGO DEL LABORATORIO DE MODELADO GEOLOGICO, UBA

Las fallas y estructuras que caracterizan a la Cordillera de los Andes son la herencia de geometrías anteriores. El modelado geológico busca reconstruir ese pasado en función de lo que la actual cordillera muestra y permite imaginar.

–Cuénteme qué es lo que hace.
–Yo trabajo en el grupo de modelado geológico, en el cual hacemos modelados tanto análogos como numéricos de procesos de deformación de la corteza terrestre que son básicamente los que dan lugar a la formación de las montañas en distintas regiones del mundo y, particularmente, nos concentramos en lo que pasa en la Cordillera de los Andes. La idea es realizar modelos a escala, en el caso de los modelos análogos, y hacer modelos numéricos que simulen la generación, crecimiento y construcción de esas cadenas montañosas, con la finalidad de poder analizar los pasos que atraviesa ese proceso, ya que al ser cuestiones que se desarrollan a lo largo de millones de años (y esa escala está fuera de nuestro alcance y es, a veces, difícil de imaginar) esto nos permite ver un proceso que en algunos aspectos es similar y comparable con los procesos de escala real. En particular, yo...
–¿Qué hace?
–Me dedico a hacer modelos análogos, con materiales diversos (arenas, siliconas y otros materiales granulares), con los que intento explicar algunos fenómenos específicos que se dan en la Cordillera.
¿Cuáles?
–Cuando fallas generan depresiones y en un proceso posterior se invierten.
–¿Cómo es eso?
–Las fallas son discontinuidades en la corteza. Esas discontinuidades pueden dar lugar a procesos distensivos: abrir y generar espacio. Esos fenómenos se dieron por ejemplo en el Triásico y en el Jurásico (a partir de los 200 millones de años atrás hasta los 150 millones de años).
–Todavía no había cordillera...
–Claro, en esos períodos las regiones andinas estaban sometidas a extensión y había incluso ingresiones oceánicas que ocupaban esas áreas. Esos espacios se generan por el mecanismo de extensión y fallas que produce justamente distorsión: se abre la corteza e ingresan...
–¿Por qué se abre?
–Hay unos procesos específicos, los procesos de rift, que tienen un origen térmico. Primero se genera un hinchamiento de la corteza y ese hinchamiento genera un gradiente gravitacional que da lugar a distensión de las placas. Hay como un chichón y ese “chichón” genera un esfuerzo para que radíen desde esa zona las placas.
–Las placas tectónicas...
–Sí. Una placa entonces puede fracturarse en pequeñas porciones y esos fenómenos se denominan de rift, de extensión en la corteza.
–¿Y entonces?
–Esas fallas, en ciertas regiones, pueden después de muchos millones de años cambiar el régimen tectónico e invertirse. O sea que lo que era una falla normal pasa a ser una falla inversa: se aprieta lo que antes se había distendido.
–¿Y eso por qué pasa?
–Por la cinemática de las placas a nivel global. Una región que estaba apartándose puede tener una colisión en un extremo de la placa que frene el desplazamiento y cambie la cinemática, y empieza a cerrarse lo que antes había sido un área sometida a extensión. Entonces, cuando comienzan esos procesos compresivos, las fallas previas, las normales, las que generan extensión, ejercen un control importante. Es decir que la geometría del segundo grupo de fallas, las fallas compresivas, las fallas que generan relieve positivo, tienen una geometría que depende de las fallas previas, porque las previas dejan una discontinuidad en la corteza que es importante y va a controlar lo que pase en la etapa compresiva posterior. Ese es mi trabajo.
–¿Y ahora qué está pasando en la cordillera?
–Siempre hay segmentos de los Andes que están sometidos a compresión. Acá hay un grupo de investigación que plantea que hay otros segmentos que están sufriendo colapsos orogénicos.
–¿Qué es eso?
–Es cuando ciertas regiones, por procesos tectónicos de primer orden, pasan de generar relieve a tener el fenómeno contrario, a distenderse. Ese es el campo de un grupo del Departamento de Geología de la Facultad, del cual yo no sé demasiado.
–¿Y qué es lo que quiere averiguar concretamente usted?
–Yo me planteo la duda de cómo puedo reconstruir esas geometrías previas a la generación de la cordillera, de qué manera puedo imaginar esas geometrías en función de lo que se ve actualmente en la Cordillera de los Andes. Las estructuras y las fallas que aparecen hoy en día tienen una herencia de ese pasado, y mi objetivo con el modelado es ver si se pueden reproducir las geometrías actuales con configuraciones previas a la compresión.
¿Qué edad tiene la cordillera?
–Depende de cada segmento, pero a partir de los 60 millones de años empieza a haber evidencias de que comienza el proceso de construcción de la cordillera. Pero es en los últimos 25 a 30 millones de años que se produce la etapa de mayor crecimiento.
–Y se formó por la presión de las placas.
–Sí, la placa de Nazca se subduce por debajo de la placa suda-mericana y eso da lugar a los esfuerzos que deforman la corteza. En los modelos que nosotros hacemos estamos viendo una ventana muy chica de un segmento de la corteza, no del proceso de subducción en sí mismo sino del proceso de deformación de la placa sudamericana. La placa de Nazca se mete por debajo y empuja.
–Y lo sigue haciendo.
–Y genera arrugas, volcanes y fallas de formación en la placa Sudamericana. Nosotros tratamos de entender esas geometrías en particular del segmento deformado de la placa Sudamericana. Sabemos que el origen de los esfuerzos es la subducción.
–Pero también depende de cómo estaba antes.
–Claro, de las “cicatrices” previas que tenía ese material.
–¿Y ustedes prueban con cicatrices previas?
–Exactamente. Tratamos de ver hasta qué punto esas cicatrices previas, que tienen cientos de millones de años, controlan lo que ocurrió en el proceso andino en los últimos veinte millones de años. La idea es ver de qué manera un sistema de fallas previo influyó en las fallas que actuaron posteriormente.
–Y eso ¿qué nos dice?
–En primer lugar, nos puede hablar de qué sectores de los Andes tuvieron etapas extensionales y cuáles no. Nos dice qué orientación tuvieron esos sistemas extensionales. Hay una parte de todo eso que tiene un interés desde el punto de vista de la industria del petróleo, porque muchos de estos sistemas extensionales son productores de hidrocarburos. O sea que más allá del interés puramente científico, hay un interés de la industria del petróleo por saber cuál fue la distribución de eventos extensionales, porque tienen potencialidad petrolera. También pasa que la localización de las fallas activas tiene importancia porque son potenciales generadoras de sismos.
–Me convenció.

lunes, 18 de noviembre de 2013

EL PENDULO DE FOUCAULT

-Si no haces algo - le dijo Armand Baladreu a Foucault - Umberto Ecco no va a poder escribir una segunda novela.

-Ya hice bastante- le contesto Jean Bernard Foucault (1819-1868) - y en 1853 voy a demostrar de una vez por todas que la luz viaja mas despacio en el agua que en el aire.

- La luz? - contesto Baladreu mientras bebía una copa de cognac - "La luz de Foucault". .. no me suena - estaban pasando la velada en casa de Madame Ravignac. - tendría que ser otra cosa.

-No se me ocurre otra cosa. .. -dijo Foucault, volviéndose lánguidamente hacia Mme. Ravignac.

Esta se sintió obligada a intervenir- Y por que no un péndulo? - sugirió - "El péndulo de Foucault". Suena lindo, no es cierto?

-Casi tan lindo como "el nombre de la Rosa - comento desganadamente Baladreu.

-Un péndulo? Sea! -acepto Foucault.

- ¿Pero que se puede hacer con un péndulo que no se haya hecho ya?

-Voy a aprovechar la fuerza de Coriolis - dijo Foucault.

- La fuerza de Coriolis? - se escandalizo Mme. Ravignac - eso suena muy poco francés. Espero, Foucalty, baby, que no sea el titulo de una de esas operas escandalosas que representan los italianos.

-De ninguna manera - contesto Foucault. conmovido por el apelativo. - Coriolis era francés y murió hace poco, en 1843. Fíjense en lo siguiente. La rotación diaria de la tierra hace que todos sus puntos, estén donde estén, den una vuelta completa cada veinticuatro horas. Pero para dar una vuelta completa, un punto que esta sobre el ecuador, tiene que recorrer mas camino que un punto que esta cerca del polo, y como consecuencia, los puntos que están cerca del ecuador se mueven a mayor velocidad. Un punto sobre el ecuador recorre mil quinientos kilómetros por hora. La ciudad de Nueva York, ochocientas. Coriolis demostró matemáticamente que a causa de esta diferencia de velocidades aparece una fuerza capaz de desviar una bala disparada desde el ecuador hacia el norte. Los vientos que soplan de sur a norte ( o de norte a sur), se desvían por la misma razón. Rotan, en realidad. Balas y viento. En la guerra y en la paz, como diría Tolstoi, la fuerza de Coriolis esta presente.

-La Guerra y la Paz no se escribió todavía, mon cerio - dijo Mme. Ravignac

-Bah - apunto Baladreu - El Nombre de la Rosa tampoco.

-Y donde aparece el péndulo? - pregunto Balandreu, algo molesto por las atenciones que Mme. Ravignac deparaba a Foucault. -Muy simple. Si la fuerza de Coriolis puede desviar la trayectoria de una bala, o hacer rotar a los vientos, tiene que hacer rotar también a un péndulo que se mueva de norte a sur. Si montamos un péndulo suficientemente grande y pesado, lo veremos rotar parsimoniosamente. Que les parece?

-Estupendo - dijo Baladreu. - Me parece estupendo. Va a ser la primera vez que se demuestre la rotación de la tierra mediante un experimento directo. Va a causar sensación.

Mme. Ravignac aplaudió. - "La rotación de la tierra hace rotar un péndulo" - dijo. - Parece el titular de un diario - a toda costa ella quería dejar a Coriolis fuera de la cuestión, ya que no obstante ser francés, le resultaba demasiado italianizante.

-Manos a la obra. -urgió Baladreu.

Corría el año 1849, y Foucault realizo su espectacular experimento en 1851. Mediante un alambre de hierro de diez metros de largo, suspendió una gran esfera, también de hierro, de la cúpula de una iglesia de París, en cuyo suelo esparció arena. Cuidando que el aire y el edificio estuviera libre de vibraciones, se arrastro la esfera hacia una de las paredes, y cuando todo estuvo inmóvil se la soltó, dejándola oscilar.

El péndulo empezó a balancearse, y en cada vaivén, dejaba una marca sobre la arena del piso. A medida que pasaba el tiempo, y las idas y vueltas se sucedían, la marca hecha en la arena cambiaba de orientación a ojos vista: el péndulo estaba, efectivamente, rotando, y lo hacia según la dirección y el ritmo predichos por Foucault!. Todos los presentes (y en especial Baladreu y Mme. Ravignac) contuvieron el aliento : estaban viendo, por primera vez, a la Tierra girar ante sus ojos.

-Foucault, Foucault, que grande sos- murmuro Baladreu, inspirándose en una canción de moda.

-No te pareció effrayante? - pregunto Mme. Ravignac cuando salían de la iglesia.

-Bah - dijo Baladreu , que a cada momento cambiaba de opinión. - No valía la pena tanto esfuerzo para verificar la rotación de la Tierra. Al fin y al cabo, todo el mundo sabe que la Tierra rota. Espero que por lo menos, Umberto Ecco nos agradezca este favor. c

miércoles, 13 de noviembre de 2013

Canales de agua


DIALOGO CON GABRIELA AMODEO, DOCTORA EN BIOLOGIA, INVESTIGADORA DEL CONICET




Cuando en el 2003 Peter Agre recibió el Premio Nobel por descubrir las acuaporinas, citó entre los pioneros a los biofísicos argentinos que habían contribuido a su trabajo. Hoy la biología argentina sigue contribuyendo al estudio de estos canales.

–Cuénteme.
–Muy bien. Yo egresé de la Universidad Nacional del Sur, en Bahía Blanca, y de allí me fui a Estados Unidos, a California, donde estuve unos tres años. Allí estudié junto a Eduardo Zeiger, un especialista en fisiología vegetal. Hice toda mi formación en el estudio de canales iónicos. Es un tema que a mí siempre me interesó: cómo se mueven los transportadores para intercambiar sustancias a nivel celular y cómo eso repercute a nivel de la planta entera. Cuando volví al país me encontré con el doctor Mario Parisi, un biofísico que está en la Facultad de Medicina y que estaba estudiando canales de agua en animales. Prácticamente no había nada hecho en canales de agua en plantas, porque habían sido descubiertos hacía muy poquito tiempo.
–¿De qué año estamos hablando? –Del año ’94, y el primer trabajo de canales de agua o acuaporinas había surgido en el ’93. Para que tome conciencia de lo importante que había sido ese descubrimiento, Peter Agre, el descubridor de los canales de agua, recibió en 2003 el Premio Nobel de Química. Y en el discurso de recepción, él citó a unas seis u ocho personas que habían sido pioneros para el descubrimiento de los canales de agua gracias a estudios biofísicos que interpretaban cómo se manejaban los cambios de permeabilidad al agua que había en las membranas biológicas. Entre esas personas estaba Mario Parisi, el único argentino citado como uno de los contribuyentes. Fue fundamental para hacer énfasis en el excelente trabajo que se estaba desarrollando acá, aunque no a nivel plantas, sino a nivel de los fluidos en sistemas de riñón, vejiga.
–¿Qué es un canal de agua? –Un canal de agua, o una acuaporina, no es nada diferente de lo que usted se imagina: es una proteína que está inserta en la membrana y que deja pasar agua.
–¿Cómo ingresa agua a la célula? –Bueno, justamente ésa es la pregunta que nosotros nos proponemos responder. Para eso utiliza la bicapa lipídica (es decir, los lípidos que conforman la membrana) y las proteínas específicas que le comentaba. Antes se pensaba que no existían estas estructuras específicas, que el agua pasaba directamente a través de esta bicapa lipídica acompañando solutos o iones a través de otros transportadores, pero que no había un ente específico. Fue en 1992 que se descubrió que había proteínas específicas para el movimiento de agua, y eso revoluciona el concepto del transporte de agua, y la necesidad o no que tienen los animales y las plantas de tener mecanismos específicos para el movimiento de agua.
–¿Por qué tienen esa necesidad? –En algunos sistemas estaba muy claro, como en los que estudiaba Mario Parisi. En riñón, por ejemplo, o en vejiga urinaria, en los cuales los movimientos de agua son tan drásticos, tan importantes, y se moviliza tanta agua por unidad de tiempo, que ellos decían que sí o sí las membranas tenían que tener algún tipo de estructura, aunque no se podía identificar todavía desde el punto de vista molecular. En el caso de las plantas no era tan obvio: se decía que el movimiento de agua entre las células era el que prevalecía en el intercambio de agua a nivel de la planta, de modo que no era tan importante un canal de agua. Sin embargo, las evidencias a posteriori fueron arrolladoras: hay canales de agua en las raíces, hay canales de agua en las hojas. La vía celular, el movimiento de agua en la vía celular (mejor dicho), acompaña de manera importante un movimiento de agua que no se da por vía celular.
–Bueno, y entonces, ¿cómo funciona un canal de agua? –Funciona como una especie de caño. El modelo que en este momento más se acepta para comparar con el canal es un reloj de arena, en el cual todas las partículas de arena son como moléculas de agua. Entonces en una zona de constricción pasan casi en fila india las moléculas de agua. Eso es lo que permite la restricción de que no pase ninguna otra cosa por ese canal, y que ese canal sea específico para el movimiento de agua.
–¿Y la proteína? –La proteína es todo. Esta proteína tiene aminoácidos “plegados”, tiene segmentos trans-membrana y otros lazos que se meten adentro de la bicapa y conforman ese poro estrecho. Se va haciendo como una especie de pared de aminoácidos. Pero además hay un plegamiento tridimensional, por decirlo de alguna manera. Y eso es lo que hace que se haga una estructura más chiquita que permite que pase solamente agua. Ahora es más complejo, se ha descubierto que hay muchos canales de agua que, en lugar de dejar pasar agua, dejan pasar solutos no cargados (por ejemplo urea, glicerol...). A esos se los llama acuagliceroporinas.
–Un nombre bárbaro para el juego del ahorcado. –Sí, claro.
–Y ahora que se sabe que hay canales de agua, ¿qué está buscando? –Nosotros tenemos líneas de investigación que van desde entender el canal de agua propiamente dicho, y cómo funciona (incluso si se cierra o no se cierra: se han descubierto residuos muy conservados que hacen que en el canal cuando se acidifica el interior de la célula se produzca un “taponcito” que impediría el pasaje de agua, de modo que el canal se cierra), hasta ver qué es lo que le pasa al organismo, a la planta entera.
–¿Por ejemplo? –Por ejemplo: en una situación de estrés salino, ¿cómo responde? ¿Qué hacen las raíces? ¿Sintetizan más canales? ¿Lo cierran? ¿Contribuye el hecho de que la raíz tenga más o menos canales de agua a que pueda establecer un equilibrio hidrosalino y eso le permita sobrevivir en una condición de estrés?
–Y ésas son todas preguntas sin respuesta... –No se crea. A muchas de ellas se le han encontrado respuestas, y en muchas de esas respuestas nuestro grupo ha participado activamente.
–A ver... –Por ejemplo, hay una serie de estudios publicados que demuestran claramente que el censado de pH es una serie de histidinas que están del lado citoplasmático y que son las responsables de que el canal se cierre. Y hay integrantes del laboratorio que participaron de esos trabajos. Hay estudios en los que demostramos que un tipo de acuaporina junto con otro puede formar una estructura más compleja y cambiar el censado de pH de modo tal que no sea tan ácido. Esos son estudios a nivel estructural. Y después tenemos otros trabajos a nivel de la planta: en una línea trabajamos con frutillas, donde vemos si hay una incidencia o si hay cambios en la expresión de acuaporinas de acuerdo con el grado de maduración de la frutilla y hay trabajos hechos en la planta de la remolacha, que es muy tolerante a las condiciones de salinidad, y también allí vemos cambios en los patrones de expresión.
–O sea que hay avances. –Sí, claro.

miércoles, 6 de noviembre de 2013

Las proteínas de la buena memoria

DIALOGO CON RAMIRO FREUDENTHAL, DOCTOR EN BIOLOGIA E INVESTIGADOR DEL CONICET



Los caminos de la memoria permanecen como un territorio misterioso. Se sabe que se recuerda mejor todo aquello que tiene un componente emocional. Pero la formación de la memoria de largo término sigue siendo un complejo e intrincado mecanismo químico.
 
–Cuénteme a qué se dedica.
–Mi tema de investigación es la consolidación de la memoria de largo término, tratando de dilucidar cómo suceden algunos cambios en el sustrato nervioso que permiten que uno pueda almacenar memoria.
–El problema de la memoria es uno de los centrales de la neurología, porque tiene que ver con la existencia misma del sujeto como sujeto. Si no hubiera memoria reciente, no habría sujeto. ¿Cómo es el tema de la memoria? ¿Qué se almacena y qué no se almacena? –Eso es muy interesante. No es exactamente el objeto de mi estudio, pero le puedo contar algo. Uno filtra todos los inputs sensoriales según algún tipo de filtro que impone el sistema nervioso.
–¿Se sabe algo de eso? –Sí, se saben las cosas más clásicas. Por ejemplo, todas las cosas que tienen un componente emocional se recuerdan muchísimo más. Es un marcador de importancia almacenada. Eso es de lo que más se conoce. Hay varios centros en el cerebro, algunos más ocupados de procesar la parte sensorial y otros de darle al hecho la importancia que le corresponde. Por ejemplo, la amígdala regula el almacenamiento de la memoria emocional, hay otra entrada que es regulada por el hipocampo y que tiene que ver más con información espacial, de lugares, cuestiones geográficas. Esas cosas, por ejemplo, se graban más si la amígdala se está activando al mismo tiempo. Ese es un ejemplo.
–Y usted, particularmente, ¿qué hace? –En el laboratorio trabajamos hace un tiempo sobre ciertos descubrimientos. Actualmente, yo trabajo en ratón, pero inicialmente estudiaba al cangrejo. Lo que estudiábamos era cómo era necesaria la producción de cierta cantidad de proteínas nuevas para el almacenamiento de memoria de largo término. Y esencialmente no estudiábamos las proteínas nuevas, sino cómo se regulaba la expresión a través de factores de transmisión, las llaves que regulaban la expresión de proteínas después de un aprendizaje y durante el tiempo de consolidación de una memoria de largo término.
–¿Cómo es ese proceso? –Hay un evento de aprendizaje. Por ejemplo, algo biográfico. Entonces lo que vayamos a almacenar por largo término, aquello a lo que le demos importancia...
–Eso se almacena en algún lugar. –Sí. Lo de más corto término no sé decirle dónde se almacena. Un corto término intermedio se almacena en el hipocampo. Ese es nuestro objeto de investigación.
–¿Por qué habla de corto término intermedio? –Porque hay procesos de más corto término que no sabemos bien cómo operan. Por ejemplo, que estemos procesando palabras pero no podamos recordar la secuencia. Esa es la famosa memoria de trabajo. Pero sí sabemos que cuando van a ser de más largo plazo de almacenamiento, las procesa el hipocampo y luego pasan a corteza. Nosotros llamamos “memoria de largo término” cuando dura (por ejemplo, en un ratón, que tiene una vida relativamente corta) varios días. Y ese tipo de memoria requiere de síntesis proteica.
–O sea, requiere que el cerebro sintetice proteínas nuevas. –Así es. Y en ciertos lugares específicos. Nuestro trabajo inicial fue ver qué proteínas específicas, reguladas por los factores de transcripción, era necesario que se expresaran y probar que eran efectivamente necesarias para la memoria de largo término, con el típico experimento de inhibirlos y ver que el animal que rendía correctamente era el que no las tenía inhibidas.
–Un aprendizaje, para que se almacene, tiene que transformarse en algo químico o eléctrico. –Sí.
–¿Y en qué se transforma? –En algún momento, en mecanismos posiblemente reverberantes o modificaciones rápidas, como fosforilaciones de algún sustrato. Y en tiempos más largos se transforma en nuevas conexiones, conexiones sinápticas más grandes, o directamente estructuras nuevas, sinapsis nuevas, proteínas nuevas, que lo que permiten es fortalecer la sinapsis entre neuronas. Muchas de las cosas que se expresan o aparecen más son, por ejemplo, receptores en algunas neuronas. Más receptores hacen que la comunicación sea más efectiva y la sinapsis funcione mejor. En definitiva, lo que uno hace es mucho más complejo. En el modelado, lo que uno hace es expresar proteínas y “podar” otras, remodelando el circuito que uno tenía, potenciando ciertas partes y disminuyendo otras. La idea, como yo me la imagino, es fortalecer una vía respecto de otras.
–¿Cuál es la unidad de memoria? –En una computadora, el bit, pero en la memoria nuestra no sabría decirle.
–Pero la de un ratón que aprende dónde está la comida... –En realidad, no es eso lo que aprende. Nosotros ponemos al ratón en una pequeña plataforma y lo que hace es ingresar a un cuartito oscuro que está después de la plataforma. Entra porque se siente más seguro y hay menos luz adentro. Una vez que entra a este lugar, recibe un pequeño shock eléctrico. Uno puede medir el tiempo que tarda en entrar a la “casa” la primera vez y, luego del primer shock, volver a medirlo. El tiempo, la segunda vez, es muchísimo más largo. Esto hay que hacerlo con dos grupos: un grupo control, que entra y no recibe nada, y un grupo que sí recibe el shock. El que no recibe nada sigue entrando con la misma velocidad y fuerza, mientras que el otro aprende que no le conviene entrar.
–¿Y ese comportamiento se puede descomponer en unidades? –Se puede descomponer, pero no sé si son unidades. Hay ciertas características de la memoria... Por ejemplo, éste es un entrenamiento que tiene que ver con el miedo. El animal, al recibir el shock, siente miedo, que refuerza el aprendizaje de que no debe entrar a la caja.
–“No debo volver a entrar a la caja.” –Exacto, ése fue el aprendizaje. Y está compuesto de un porqué (porque es dañino) y de la caja propiamente dicha.
–Más una sintaxis. –Claro. Por ejemplo, agreguemos un componente más para lograr que la memoria se convierta en memoria de largo término: la repetición. Ya no sólo la parte emocional, sino la repetición. Si yo lo repito varias veces, la memoria, normalmente, se va a expresar mucho más.
–¿Y cómo es la sintaxis? ¿Cómo se construye el razonamiento “porque entré en la caja, recibí el shock; ergo, no debo volver a entrar”? –Es demasiado complicado de contestar. Es un fenómeno demasiado complejo y se ponen en juego muchas unidades. Sólo en algunos sistemas más simples se ha logrado ver algo de sinapsis, pero ése no es mi trabajo.
–¿Pero se puede, afectando una sinapsis, hacer que el animal vuelva a entrar a la caja? –Sí. Hay trabajos que muestran que uno puede marcar ciertas neuronas que se activaron durante el entrenamiento, luego eliminarlas, y se ve que el animal vuelve a entrar, como si nunca hubiese aprendido nada.